(57)【要約】【課題】ダイヤフラムの摩耗を抑制することの可能な空気ばねを提供する。【解決手段】ダイヤフラム３２の一端部３２Ａの外周には、固定リング６６が配置されている。固定リング６６は、環状とされ、ダイヤフラム３２の外周面に沿って配置される筒部６６Ａ、及び、筒軸方向から径方向外側に略直角に屈曲された曲部６６Ｂで構成されている。筒部６６Ａは、ダイヤフラム３２の一端部３２Ａをチャンバ部材２２との間で挟持しつつ、チャンバ部材２２へ外側から加締め固定されている。【選択図】図３
2010255646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対移動する第１移動体及び第２移動体の間に配置される空気ばねであって、
前記第１移動体側に取り付けられる第１取付部材と、
前記第２移動体側に取り付けられる第２取付部材と、
筒状とされ、一端部が前記第１取付部材に連結されると共に他端部が前記第２取付部材に連結されたダイヤフラムと、
前記第１取付部材、前記第２取付部材、及び、前記ダイヤフラムに囲まれて構成されたチャンバ室と、
前記ダイヤフラムより大径とされ、前記ダイヤフラムの外周に取り付けられると共に、前記第１取付部材と離間して配置された、筒状の外筒部材と、
環状とされ、前記第１取付部材との間に前記ダイヤフラムの一端部を挟持して前記ダイヤフラムの一端部を前記第１取付部材に固定する固定リングと、
を備え、
前記固定リングまたは前記第１取付部材のうち、径方向外側に配置される一方には、前記外筒部材側の端部に径方向外側へ曲げられた曲部が構成されている、空気ばね。
【請求項２】
前記曲部は、開放側へ向かって大径となるテーパー形状とされていること、を特徴とする請求項１に記載の空気ばね。
【請求項３】
前記曲部は、前記ダイヤフラムの筒軸方向と直交する方向に屈曲されていること、を特徴とする請求項１に記載の空気ばね。
【請求項４】
前記曲部は、所定の揺動方向両側に形成されていること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気ばね。
【請求項５】
前記曲部は、前記固定リングまたは前記第１取付部材の全周に形成されていること、を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気ばね。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧を利用して入力荷重に対して弾性的な反力を発生させ、この反力により入力荷重を支持する空気ばねに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンション等に用いられる空気ばねとしては、例えば、特許文献１、２に記載されているものが知られている。この特許文献１記載の空気ばねは、チャンバと、ピストンと、ダイヤフラムを備えている。ダイヤフラムは、略円筒状に形成されると共に中間部が内外反転状態とされ、一端部及び他端部がそれぞれチャンバ及びピストンに連結され、内部にチャンバ室が形成されており、円筒状の外筒によって覆われている。
【０００３】
上記の構成の空気ばねは、車両におけるサスペンション等に適用される。車両に適用する場合、チャンバが車体側に固定されると共に、ピストンがサスペンションアームに連結固定され、車体とサスペンションアームとの間にダイヤフラムが揺動方向に沿って伸縮可能な状態で配置される。これにより、路面側からの荷重によりサスペンションアームが車体側（バウンド方向）へ揺動すると、ダイヤフラム内のチャンバ室内の空気が圧縮されて空気圧が上昇すると共に、この空気圧によりサスペンションアームを介して路面側から入力する荷重を支持する。このとき、チャンバ室内に充填する空気の圧力を調整することにより、中立位置にあるサスペンションアームの位置を調整することが可能になる。
【０００４】
ところで、特許文献１、２の空気ばねは、外筒を備えており、外筒の内壁がダイヤフラムの外周に固定されている。したがって、外筒がチャンバに固定されている場合と比較して、外筒がチャンバに対して移動可能となっており、外筒とピストンとが干渉し合ったり、ダイヤフラムの内外反転部分が、外筒とピストンの間に挟まれて極端に圧縮されたりすることが抑制されている。一方で、当該構成の空気ばねでは、チャンバ内の空気圧が高くなると、ダイヤフラムがチャンバ連結部分に摺接され、この部分におけるダイヤフラムが摩耗してしまうということが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７８５８３号公報
【特許文献２】特表２００３−５１１６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、ダイヤフラムの摩耗を抑制することの可能な空気ばねを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の第１態様に係る空気ばねは、互いに相対移動する第１移動体及び第２移動体の間に配置される空気ばねであって、前記第１移動体側に取り付けられる第１取付部材と、前記第２移動体側に取り付けられる第２取付部材と、筒状とされ、一端部が前記第１取付部材に連結されると共に他端部が前記第２取付部材に連結されたダイヤフラムと、前記第１取付部材、前記第２取付部材、及び、前記ダイヤフラムに囲まれて構成されたチャンバ室と、前記ダイヤフラムより大径とされ、前記ダイヤフラムの外周に取り付けられると共に、前記第１取付部材と離間して配置された筒状の外筒部材と、環状とされ、前記第１取付部材との間に前記ダイヤフラムの一端部を挟持して前記ダイヤフラムの一端部を前記第１取付部材に固定する固定リングと、を備え、前記固定リングまたは前記第１取付部材のうち、径方向外側に配置される一方には、前記外筒部材側の端部に径方向外側へ曲げられた曲部が構成されている。
【０００８】
上記構成の空気ばねでは、ダイヤフラムの一端部が第１取付部材に連結されている。当該連結には環状の固定リングを用い、固定リングと第１取付部材との間にダイヤフラムの一端部を挟持することにより行っている。固定リングは、第１取付部材の内周側に配置されていても、外周側に配置されていてもよい。
【０００９】
このようにして第１取付部材に連結されたダイヤフラムの外周は、外筒部材で覆われているが、外筒部材と第１取付部材とが離間されている。したがって、ダイヤフラム内の空気圧が高くなると、第１取付部材と外筒部材との間からダイヤフラムが外側へ膨出する。
【００１０】
このとき、ダイヤフラムの膨出部分は、固定リングまたは第１取付部材のうち、径方向外側に配置される一方に構成されていて、径方向外側へ曲げられた曲部に当たる。したがって、固定リングまたは第１取付部材の端辺がダイヤフラムへ食い込むことを抑制でき、曲部が構成されていない場合と比較して、ダイヤフラムの摩耗を抑制することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る空気ばねは、前記曲部が、開放側へ向かって大径となるテーパー形状とされていること、を特徴とする。
【００１２】
このように、曲部をテーパー状とすることにより、膨出するダイヤフラムをテーパー面に当てることができ、ダイヤフラムの摩耗を抑制することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様に係る空気ばねは、前記曲部が、前記ダイヤフラムの筒軸方向と直交する方向に屈曲されていること、を特徴とする。
【００１４】
このように、曲部をダイヤフラムの筒軸方向と直交する方向に屈曲させることにより、膨出するダイヤフラムを曲部の下面に当てることができ、ダイヤフラムの摩耗を抑制することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様に係る空気ばねは、前記曲部が、所定の揺動方向両側に形成されていること、を特徴とする。
【００１６】
空気ばねの揺動方向の両側のダイヤフラム部分が、特に連結部分に押し当てられて摺動されることから、当該部分に曲部を設けることにより、ダイヤフラムの摩耗を効果的に抑制することができる。
【００１７】
本発明の第５の態様に係る空気ばねは、前記曲部が、前記固定リングまたは前記第１取付部材の全周に形成されていること、を特徴とする。
【００１８】
このように、曲部は、全周にわたって形成することもできる。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明に係る空気ばねによれば、ダイヤフラムの摩耗を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションの構成を示す側面断面図であり、空気ばねの内圧が充填されていない状態を示している。
【図２】本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションの構成を示す側面断面図であり、空気ばねの内圧が充填されており、サスペンションアームが中立位置にある状態を示している。
【図３】本発明の実施形態に係る空気ばねのダイヤフラムの取付部分の拡大断面図である。
【図４】サスペンションアームがバウンド方向へ揺動された時の、本発明の実施形態に係る空気ばねの側面断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る空気ばねの固定リングの変形例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る空気ばねの固定リングの他の変形例を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る空気ばねのチャンバ部材及び固定リングの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態に係る空気ばねについて図面を参照して説明する。
【００２２】
図１、図２には、本発明の実施形態に係る空気ばねが適用されたサスペンションが模式的に示されている。本実施形態の空気ばねは、第１移動体としての車体と第２移動体としてのサスペンションアームとの間に配置されるものである。図１は空気ばねに内圧が充填されていない状態であり、図２は空気ばねに内圧が充填されている状態である。
【００２３】
図１及び図２に示されるように、サスペンション１２は、全体としてドラム状に形成された空気ばね１０、及び、梁状に形成されたサスペンションアーム１４を備えている。サスペンションアーム１４には、その長手方向に沿った基端部及び先端部にそれぞれ円筒状のブッシュホルダ１６、１８が配置されている。図１、２では、サスペンションアーム１４は、中立位置に配置されている。
【００２４】
サスペンションアーム１４は、基端側のブッシュホルダ１６がゴムブッシュ（図示省略）を介して車体１５側に揺動可能に連結され、先端側のブッシュホルダ１８は、ゴムブッシュを介してホイールハブ（図示省略）側に回転可能に連結される。これにより、サスペンションアーム１４は、基端側のブッシュホルダ１６を中心として車体１５により上下方向に沿って揺動可能に支持される。
【００２５】
空気ばね１０は、第１取付部材としてのチャンバ部材２２、第２取付部材としてのピストン部材２４、ダイヤフラム３２、及び外筒部材６０を備えている。
【００２６】
ピストン部材２４は、サスペンションアーム１４側に配置され、チャンバ部材２２は、車体１５側に配置されている。
【００２７】
ピストン部材２４は、略有底円筒状に形成され、その上端部に下端側に対して内外径が縮径された円筒状の被連結部２８が一体的に形成されている。ピストン部材２４は、底板下面側でサスペンションアーム１４に固定されている。
【００２８】
チャンバ部材２２は、有底円筒状とされ底部２２Ａが上面になるようにして車体１５に固定されている。チャンバ部材２２には、底部２２Ａの外周端部から下方へ突出するように円筒状の被連結部２２Ｂが屈曲形成されている。
【００２９】
ダイヤフラム３２は、薄肉円筒状とされ、一端部３２Ａがチャンバ部材２２の被連結部２２Ｂに連結され、他端部３２Ｂがピストン部材２４の被連結部２８に連結されている。ダイヤフラム３２は、ゴム膜により形成されている。ダイヤフラム３２は、内圧が充填されていない状態では、図１に示すように、中間部分にピストン部材２４側が小径となるテーパー部３４が構成されている。ダイヤフラム３２の他端部３２Ｂは、テーパー部３４の小径側と略同径とされている。ダイヤフラム３２は、他端部３２Ｂ側がダイヤフラム３２の筒内へ入るように折り返されており、内周面と外周面とが反転されている。なお、ダイヤフラム３２は、ゴム膜にナイロン等の補強材を含んで構成することにより、耐久性を向上させることができる。
【００３０】
ダイヤフラム３２の他端部３２Ｂは、被連結部２８の外周を覆うように被連結部２８に外挿されている。他端部３２Ｂの外周側には、下側カシメリング２９が取り付けられている。下側カシメリング２９は、他端部３２Ｂを内周側へ締め付けて被連結部２８の外周面に全周に亘って圧接させ、他端部３２Ｂを被連結部２８に気密状態となるように連結固定している
【００３１】
外筒部材６０は、円筒状とされ、内径がダイヤフラム３２よりも大径とされている。外筒部材６０は、チャンバ部材２２と所定距離離間され、ダイヤフラム３２の外周側を覆うように配置されている。ダイヤフラム３２は、チャンバ部材２２の下端と外筒部材６０の上端との間で、外筒部材６０から外側に露出されている（以下、この露出部分を「露出部３３」という）。外筒部材６０は、チャンバ部材２２側の中間部６０Ａで筒の内壁がダイヤフラム３２の外周側に固定されている。ここでの固定は、環状リング６２をダイヤフラム３２の内側に配置し、外筒部材６０の外側から径方向内側へ加締めて環状リング６２と外筒部材６０の間にダイヤフラム３２挟み込んで固定している。外筒部材６０は、金属製とされており、ダイヤフラム３２の径方向外側への拡張を防止する。外筒部材６０により、ダイヤフラム３２の経時変化を抑制することができる。また、ダイヤフラム３２と他部材との干渉を回避することができる。
【００３２】
ダイヤフラム３２の一端部３２Ａの外周には、図３にも示すように、固定リング６６が配置されている。固定リング６６は、環状とされ、ダイヤフラム３２の外周面に沿って配置される筒部６６Ａ、及び、筒軸方向から径方向外側に略直角に屈曲された曲部６６Ｂで構成されている。筒部６６Ａは、ダイヤフラム３２の一端部３２Ａをチャンバ部材２２との間で挟持しつつ、チャンバ部材２２へ外側から加締め固定されている。曲部６６Ｂは、固定リング６６の周方向の全周に亘って形成されている。ダイヤフラム３２の筒内には、略円柱状のチャンバ室４４が形成される。
【００３３】
図１及び図２に示されるように、チャンバ部材２２は、ピストン部材２４に対向する車体１５側の位置に固定されている。これにより、空気ばね１０は、サスペンションアーム１４と車体１５との間に介装される。チャンバ部材２２の頂板部には圧力配管４６の一端部が接続されている。圧力配管４６は、その他端部が車体１５側に搭載されたエアポンプ、アキュームレータ等の圧縮空気の供給源（図示省略）に接続されており、圧縮空気の供給源をチャンバ室４４内へ連通している。圧力空気の供給源は、圧力配管４６を通して車両の走行状況や積載荷重に応じた空気圧を有する圧縮空気をチャンバ室４４内へ供給する。
【００３４】
次に、上記のように構成された本実施形態に係る空気ばね１０の作用について説明する。
【００３５】
空気ばね１０は、車体１５とサスペンションアーム１４との間に介装されることにより、サスペンションアーム１４に対してチャンバ室４４内の空気圧に対応するばね反力を作用させる。そして、このばね反力により、路面側からサスペンションアーム１４に入力される荷重を支持する。すなわち、図４に示すように、路面側からの荷重によりサスペンションアーム１４が車体側（バウンド方向Ｘ）へ揺動すると、ピストン部材２４によりチャンバ室４４内の空気が圧縮されて空気圧が上昇し、この空気圧によりサスペンションアーム１４を介して路面側から入力する荷重が支持される。
【００３６】
このとき、ダイヤフラム３２の露出部３３は、外筒部材６０の外側に膨出し、特に、サスペンションアーム１４の先端側（ブッシュホルダ１８側）は、固定リング６６と外筒部材６０の端部との間に挟み込まれる。この場合でも、膨出したダイヤフラム３２の露出部３３は、曲部６６Ｂの下面（外筒部材６０側を向く面）に押し当てられるので、曲部が構成されていない場合と比較して、ダイヤフラム３２の摩耗を抑制することができる。
【００３７】
なお、本実施形態では、固定リング６６の曲部を筒軸方向から径方向外側に略直角に屈曲された曲部６６Ｂとしたが、曲部の構成は他の形状とすることもできる。例えば、図５に示すように、外筒部材６０側（開放側）へ向かって大径となるテーパー形状となる曲部６６Ｃとしてもよい。この場合には、膨出するダイヤフラム３２の露出部３３は、テーパー面に押し当てられる。また、曲部は、図６に示すように、径方向外側に向かって湾曲形状とされた曲部６６Ｄとすることもできる。
【００３８】
また、本実施形態では、曲部を固定リング６６の全周にわたって形成したが、サスペンションアーム１４の揺動方向（図１の左右方向）の両側のみに曲部を形成してもよい。
【００３９】
また、本実施形態では、固定リング６６をチャンバ部材２２の外側に配置した例について説明したが、固定リングは、図７に示すように、チャンバ部材２２の内側に配置してもよい。この場合には、チャンバ部材２２の被連結部２２Ｂの先端側を径方向外側に曲げて曲部２２Ｄを形成し、筒部のみで構成される固定リング６７をチャンバ部材２２の内側に配置する。チャンバ部材２２を径方向内側に加締めることにより、ダイヤフラム３２の一端部３２Ａをチャンバ部材２２の内周面と固定リング６７の外周面との間に挟持して固定することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１２   サスペンション
１４   サスペンションアーム
１５   車体
２２   チャンバ部材
２２Ｄ 曲部
２２Ａ 底部
２４   ピストン部材
３２   ダイヤフラム
３２Ａ 一端部
３３   露出部
４４   チャンバ室
６０   外筒部材
６６Ｂ 曲部
６６Ｃ 曲部
６６Ｄ 曲部
６６   固定リング
６７   固定リング
【図１】
2010255646.tif 000003
【図２】
2010255646.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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